Nükleer reaktörler başta teknolojideki yenilik dönemleri olmak üzere reaksiyon tipi, moderatör malzemesi, soğutucu akışkan türü, yakıtın hali ve kullanım amacına göre toplam altı kategoride sınıflandırılmaktadır. Bu kapsamda teknolojik yenilik dönemlerinin kuşaklar bazında terimleştirilmesi geçen yüzyılın sonundan beri olağan bir değerlendirme şekli olarak kabul gördüğünden bu konuya toryum yakıtlı reaktör teknolojilerin geleceği bağlamında kısaca da olsa değinmenin yararlı olacağı kanısındayım.
Birinci Kuşak diyebileceğimiz reaktörlerin ilk dördünü (Chicago Pile 1, 2, 3 ve 4) ABD’nin Manhattan Projesi kapsamında nükleer silah yapımına yönelik olarak element transmutasyonu için kullanılmış olanları kapsar. Bunlardan sonradır ki, beşincisi (Chicago Pile-5) 200 kW kapasiteli ilk elektrik üretimi tesisi olarak EBR -1 deneme reaktörü adıyla 20 Aralık 1951 tarihinde ABD’nin patates tarımı merkezi Idaho Eyaleti’nin Arco Kenti yakınlarında nihayet işletmeye alınabilmiştir.
Daha sonraki dönemde nükleer reaktör teknolojisinin Sovyetler, İngiltere, Fransa gibi ülkelere de yayılması ile gelişen I. Kuşak teknoloji 1965 yılından itibaren yerini II. Kuşağa bırakırken 1996 yılından sonra da III. Kuşak teknolojili güç reaktörleri devreye girmeye başlamıştır.
Bu arada adlandırmada ortaya çıkan bir yeniliği vurgulamakta yarar var: 2010 yılından itibaren III+ Kuşağı terimi ile teknolojinin yarım kuşaklık dönemsel değerlendirmesi de devreye sokuldu. Böylece hızlanan nükleer teknoloji geliştirme faaliyetinin otuz yıllık olan yenilik periyodunun yarımlık bölümü için de bir terminoloji geliştirilmiş oldu. Konuya bu açıdan bakıldığında IV. Kuşak reaktörlerin 2020’lerrin sonuna doğru boy göstereceği ön görülmektedir. Ancak bununla birlikte küresel ısınma ile başlayan nükleer enerjiye hızla yöneliş nedeni ile bu durumun çok daha önce gerçekleşmesi olanak dahilinde gözükmektedir.
Toryum yakıtı ile teknoloji kuşakları arasındaki ilişkiye gelince; başat olarak toryum yakıtı kullanan reaktörler şimdiye kadar araştırma-deneme amaçlı olarak çalışmış olduğundan ticari yönü olan kuşak terminolojisi sınıflandırılmasına sokulması doğru olmaz. Ancak IV. Kuşak reaktörlerde başat nükleer yakıt olarak toryumun da kullanılacağı artık kesin olarak bilindiğinden toryum bu kategori içinde kesin olarak değerlendirilecektir.
Bu kuşakta özellikle MSR (Molten Salt Reaktor) ve ADS (Accelarator-Driven System) denilen reaktör tiplerinde toryumun ana yakıt girdisi olarak devreye gireceği artık bir gelecek ütopyası değil geniş zamanın yakında ortaya çıkacak olan bir gerçeğidir.
Ticari nükleer santrallerin yüksek şiddetteki depremlere karşı dahi dayanması IV. Kuşak teknoloji tasarımının esas unsurlardan biri olarak benimsenmiştir. Ayrıca eski tip reaktörler ile karşılaştırıldığında yapısı göreceli olarak temelde çok daha basit olsun diye sistemin birincil devresindeki soğutma çevrimini sağlamakla görevli mekanik donanımın kaldırılmasını teminen önemli bir yenilik de tasarlanmıştır. Bunun için soğutma devresinde hem güvenliği artırsın hem de yatırım ve işletme maliyetini de düşürsün diye mekanik pompalı sistem çıkarılarak onun yerine pompasız doğal cazibeyle çalışan konveksiyon akımlarından yararlanılan sistem konulmaktadır. Ayrıca ünitenin basınçsız olması düşük maliyetin yanı sıra arıza ve tehlikeleri de ortadan kaldıran diğer başka önemli bir avantaj da sağlamış olmaktadır.
Öte yandan ADS’lilerden ayrı bir toryum reaktörü tipi olan MSR, yani ergimiş tuz tipi reaktörleri üzerine Hindistan ve Çin’de son derece hummalı çalışmalar yürütülmektedir. Bu iki ülke toryum yakıtı kullanan güç santrallerini 5-10 yıl gibi bu konu için çok kısa denilebilecek bir süre içinde ticari boyuta geçirmek için ciddi bir yarış içindedir. ABD ve Rusya gibi diğer birkaç nükleer güç sahibi ülke de bu yarıştan geri kalmamak için acilen kolları sıvamaya çalışmaktadır.
Böylece toryum kaynağından nükleer fizyon yoluyla elektrik elde edilmesi, nükleer teknoloji kapsamında eskilerden beri bilinmekle birlikte, bugün için artık iklimsel ısınmayı engelleyici can simidi niteliğinde bir yenilik olarak çekirdek enerjisinin 21. Yy başında başlamış olan Rönesans’ını oluşturacak küresel bir faaliyet şeklinde karşımızda durmaktadır.
IV. Kuşak Toryum yakıtlı teknoloji denilebilir ki, Three Mile Island, Çernobil veya Fukuşima gibi ergime yaparak kazalanmış ikinci kuşak santral tipleri ile karşılaştırıldığında nükleer kaynaktan enerji elde etmiş olmanın dışında herhangi bir benzerliği sahip değildir. Çünkü söz konusu teknolojik gelişme ile ekolojik ve ekonomik sürdürülebilirliğin yanı sıra güvenli yoldan enerji kazanılmasına olanak sağlanarak küresel ısınma tehdidine «baseload” kategorisinde elektrik üretimi ile karşı konulmaktadır.
Kısaca belirtmek gerekirse dünyada sayılı büyük rezervlerden birine sahip olduğumuz toryumdan elde edilecek yakıt ile çalışacak olan «baseload” elektrik üretim teknolojisi olağan üstü güçte harika bir yeniliktir. Bu yolla nükleer bomba yapılamamasının yanı sıra uranyum kökenli olanla kıyaslandığında «yeşil” çekirdekli toryumun olağanüstü düzeyde çevre dostu olduğunu da unutmamak gerekir. Çünkü toryumlu nükleer atıklarda reaksiyon döngüsü uranyum kökenli atıkların milyonlarca yılına karşılık sadece 300-400 yıl gibi çok kısa bir zaman içinde tümüyle tamamlanabildiğinden ortamda radyasyondan hiçbir iz kalmamaktadır. Yani söz konusu süre sonunda hiçbir nükleer karakterli atık artık olarak kalmaz, kaybolur. İlaveten de toryum enerji teknolojisi şimdilerde uranyum kökenli olarak birikmiş nükleer tesis radyoaktif atıklarını da yakarak onları zararsız hale getirme gücüne de sahiptir.
Öte yandan girdi olarak çok az yakıt kullanılması da santralin küçük hacimli tasarımına el vermektedir. Toryumlu yüksek güç reaktörleri için gereken yıllık toryum yakıt girdisi miktarı ortalama olarak bir ton bile değildir. Elde edilen enerjinin maliyeti ise çok düşük olup literatürde sadece 1-2 $/GJul olarak verilmektedir. Bu değer, petrol ve doğal gaz bazlı kaynaklar için 4-5 $/ GJul, kömür içinse 3-4 $/GJul’dür.
Bu verilere göre belirtmek gerekirse, enerji maliyeti kömüre göre 4’e birdir. Başka bir kaynağın verilerine göre ise biraz daha yüksek olmakla birlikte gene de yarı yarıyadır. Bu durumda toryum enerjisi hem sera etkisiz, hem silahsızlanmaya uygun, hem tesis güvenlikli, hem çevreyi kirletmeyen, hem de en düşük maliyetli olma özelliği ile 21. Yüzyılda küresel ısınmayı engelleyecek olan «baseload” elektrik üretimi için temel teknoloji adayları arasında başı çekmektedir.
__________________________
(*) Yazının ilk bölümü ayni başlıkla -1 olarak yayımlanmıştı. Anlaşılırlıkta bütünselliğin sağlayacağı avantaj nedeni ile birlikte okunması önerilir.